JP2946989B2 - らせん型遅波回路構体およびその製造方法 - Google Patents
らせん型遅波回路構体およびその製造方法Info
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- JP2946989B2 JP2946989B2 JP5016012A JP1601293A JP2946989B2 JP 2946989 B2 JP2946989 B2 JP 2946989B2 JP 5016012 A JP5016012 A JP 5016012A JP 1601293 A JP1601293 A JP 1601293A JP 2946989 B2 JP2946989 B2 JP 2946989B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
- H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
- H01J23/26—Helical slow-wave structures; Adjustment therefor
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はらせん型遅波回路構体お
よびその製造方法に関し、特に進行波管や後進波管など
に利用されるらせん型遅波回路構体およびその製造方法
に関する。
よびその製造方法に関し、特に進行波管や後進波管など
に利用されるらせん型遅波回路構体およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】進行波管や後進波管のらせん型遅波回路
は、電子ビームの一部が近接して通過するため、電子ビ
ームの一部がらせん型遅波回路に衝突して生じる発熱お
よびらせん型遅波回路に伝播する高周波電力の抵抗損失
による発熱などにより加熱される。このような発熱作用
により、比較的熱容量の小さいらせん型遅波回路はかな
り高い温度に達し、これは高周波損失の増大および遅波
回路からのガス放出の増加を招き、進行波管や後進波管
の出力低下やビーム透過率の悪化および雑音増加等の原
因になるばかりでなく短寿命につながる要因を含んでい
る。近年、進行波管は、さらに高周波数,高出力化の需
要が増加しており、これらに使用されるらせん型遅波回
路においては、らせんの耐熱性およびらせんからの熱放
出手段の他に、誘電体支柱の誘電率および熱伝導率が重
要な課題となっている。
は、電子ビームの一部が近接して通過するため、電子ビ
ームの一部がらせん型遅波回路に衝突して生じる発熱お
よびらせん型遅波回路に伝播する高周波電力の抵抗損失
による発熱などにより加熱される。このような発熱作用
により、比較的熱容量の小さいらせん型遅波回路はかな
り高い温度に達し、これは高周波損失の増大および遅波
回路からのガス放出の増加を招き、進行波管や後進波管
の出力低下やビーム透過率の悪化および雑音増加等の原
因になるばかりでなく短寿命につながる要因を含んでい
る。近年、進行波管は、さらに高周波数,高出力化の需
要が増加しており、これらに使用されるらせん型遅波回
路においては、らせんの耐熱性およびらせんからの熱放
出手段の他に、誘電体支柱の誘電率および熱伝導率が重
要な課題となっている。
【0003】従来のらせん型遅波回路構体においては、
丸線またはテープを用いてらせんが形成され、その外周
囲に複数本の円柱状または角柱状の誘電体支柱が配設さ
れ、これ等を金属円筒体内に収納し、適当な手段を用い
てらせんおよび誘電体支柱を締結固定していた。その一
例を図4(a),(b)により説明する。
丸線またはテープを用いてらせんが形成され、その外周
囲に複数本の円柱状または角柱状の誘電体支柱が配設さ
れ、これ等を金属円筒体内に収納し、適当な手段を用い
てらせんおよび誘電体支柱を締結固定していた。その一
例を図4(a),(b)により説明する。
【0004】図4(a),(b)は従来のらせん型遅波
回路構体の断面図およびその窒化ホウ素(以下P−BN
と記す)製支柱付近の部分拡大断面図である。図4
(a),(b)に示すように、遅波回路を形成するらせ
ん1は、電子ビームの衝突によっても軟化,変形しにく
い比較的融点の高いタングステンやモリブデンを線状ま
たはテープ状に加工し、らせん状に巻いたものである。
らせん1の外周部には、120度間隔で3本の角柱状の
P−BN製支柱2,3,4が配設され、さらにその外周
に金属円筒体11が設けられている。ここで、P−BN
製支柱2,3,4は層状構造になっており、層と平行な
方向をa方向、層と垂直な方向をc方向と呼んでいる。
一般に、P−BNはa方向とc方向では物理的、機械的
特性が大きく異なり、a方向がc方向に比較して優れて
いる。このため、らせん1とP−BN製支柱との接触面
に対して垂直方向にa方向、平行方向にc方向がくるよ
うにP−BN製支柱2,3,Cを用いている。また、P
−BN製支柱2,3,4は金属円筒体11への挿入時の
機械的応力の集中を防ぐために、外周面または内周面は
金属円筒体11およびらせん1の曲率Rに合わせて加工
してある。さらに、従来ではP−BN製支柱2,3,4
の外周面に、熱伝導率および機械的強度を向上させるた
めに、厚み数μmの人工ダイヤモンド膜5,6,7を化
学気相蒸着法(以下、CVD法と記す)またはイオンプ
レーティング法(以下、IP法と記す)等により設けて
いた。一方、金属円筒体11としては、この外側にらせ
ん1の内側を走行する電子ビームを集束するための磁界
を与える手段を配置することから、主としてステンレス
鋼管または最近では小型化に伴って真空外囲器を兼ねた
鉄と銅合金が積層された管が使用されている。
回路構体の断面図およびその窒化ホウ素(以下P−BN
と記す)製支柱付近の部分拡大断面図である。図4
(a),(b)に示すように、遅波回路を形成するらせ
ん1は、電子ビームの衝突によっても軟化,変形しにく
い比較的融点の高いタングステンやモリブデンを線状ま
たはテープ状に加工し、らせん状に巻いたものである。
らせん1の外周部には、120度間隔で3本の角柱状の
P−BN製支柱2,3,4が配設され、さらにその外周
に金属円筒体11が設けられている。ここで、P−BN
製支柱2,3,4は層状構造になっており、層と平行な
方向をa方向、層と垂直な方向をc方向と呼んでいる。
一般に、P−BNはa方向とc方向では物理的、機械的
特性が大きく異なり、a方向がc方向に比較して優れて
いる。このため、らせん1とP−BN製支柱との接触面
に対して垂直方向にa方向、平行方向にc方向がくるよ
うにP−BN製支柱2,3,Cを用いている。また、P
−BN製支柱2,3,4は金属円筒体11への挿入時の
機械的応力の集中を防ぐために、外周面または内周面は
金属円筒体11およびらせん1の曲率Rに合わせて加工
してある。さらに、従来ではP−BN製支柱2,3,4
の外周面に、熱伝導率および機械的強度を向上させるた
めに、厚み数μmの人工ダイヤモンド膜5,6,7を化
学気相蒸着法(以下、CVD法と記す)またはイオンプ
レーティング法(以下、IP法と記す)等により設けて
いた。一方、金属円筒体11としては、この外側にらせ
ん1の内側を走行する電子ビームを集束するための磁界
を与える手段を配置することから、主としてステンレス
鋼管または最近では小型化に伴って真空外囲器を兼ねた
鉄と銅合金が積層された管が使用されている。
【0005】金属円筒体11へらせん1および人工ダイ
ヤモンド膜5,6,7を有するP−BN製支柱2,3,
4の挿入方法としては、金属円筒体11を加熱する熱膨
張を利用した方法や、金属円筒体11の外側の3方向か
ら外圧を加えて機械的な変形を利用した方法等があり、
挿入後、金属円筒体11から熱または外圧を除去するこ
とにより、らせん1とP−BN製支柱2,3,4は固
定、締結されることにより、らせん型遅波回路構体が出
来上がる。
ヤモンド膜5,6,7を有するP−BN製支柱2,3,
4の挿入方法としては、金属円筒体11を加熱する熱膨
張を利用した方法や、金属円筒体11の外側の3方向か
ら外圧を加えて機械的な変形を利用した方法等があり、
挿入後、金属円筒体11から熱または外圧を除去するこ
とにより、らせん1とP−BN製支柱2,3,4は固
定、締結されることにより、らせん型遅波回路構体が出
来上がる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のらせん型遅波回路構体においては、P−BN製
支柱上に人工ダイヤモンド膜を設けるCVD法またはI
P法処理、および進行波管または後進波管の動作時に、
P−BN製支柱が加熱されることにより、ダイヤモンド
膜中にP−BN製支柱の窒素(N)が拡散し、ダイヤモ
ンド膜の電気抵抗が下がってしまう。具体的には、P−
BN製支柱の加熱による窒素(N)の拡散により、ダイ
ヤモンド膜の電気抵抗は1011Ω・cmから105 〜1
06 Ω・cmまで低下してしまう。上記のように誘電体
(P−BN製)支柱表面の電気抵抗が低下した場合、ら
せんを伝達して増幅される高周波の損失が極度に大きく
なり、進行波管または後進波管の出力が著しく低下する
という致命的な欠点があった。
た従来のらせん型遅波回路構体においては、P−BN製
支柱上に人工ダイヤモンド膜を設けるCVD法またはI
P法処理、および進行波管または後進波管の動作時に、
P−BN製支柱が加熱されることにより、ダイヤモンド
膜中にP−BN製支柱の窒素(N)が拡散し、ダイヤモ
ンド膜の電気抵抗が下がってしまう。具体的には、P−
BN製支柱の加熱による窒素(N)の拡散により、ダイ
ヤモンド膜の電気抵抗は1011Ω・cmから105 〜1
06 Ω・cmまで低下してしまう。上記のように誘電体
(P−BN製)支柱表面の電気抵抗が低下した場合、ら
せんを伝達して増幅される高周波の損失が極度に大きく
なり、進行波管または後進波管の出力が著しく低下する
という致命的な欠点があった。
【0007】本発明の目的は、高周波損失が小さく進行
波管または後進波管の出力の低下のない信頼性の高いら
せん型遅波回路構体を提供することにある。
波管または後進波管の出力の低下のない信頼性の高いら
せん型遅波回路構体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、らせんと、該
らせんの外周囲に配置された窒化ホウ素製支柱と、該窒
化ホウ素製支柱の外周面上に被覆された人工ダイヤモン
ド膜と、前記窒化ホウ素製支柱と前記人工ダイヤモンド
膜とを介して前記らせんを支持する金属円筒体とを有す
るらせん型遅波回路構体において、前記窒化ホウ素支柱
と前記人工ダイヤモンド膜との間に該人工ダイヤモンド
膜への窒素の拡散を防止する中間層を設ける。
らせんの外周囲に配置された窒化ホウ素製支柱と、該窒
化ホウ素製支柱の外周面上に被覆された人工ダイヤモン
ド膜と、前記窒化ホウ素製支柱と前記人工ダイヤモンド
膜とを介して前記らせんを支持する金属円筒体とを有す
るらせん型遅波回路構体において、前記窒化ホウ素支柱
と前記人工ダイヤモンド膜との間に該人工ダイヤモンド
膜への窒素の拡散を防止する中間層を設ける。
【0009】本発明のらせん型遅波回路構体の製造方法
は、前記中間層が窒化ホウ素製支柱の外周面にイオンプ
レーティング法を用いることにより設けられる工程を含
むかまたは化学気相蒸着法を用いることにより設けられ
る工程を含む。
は、前記中間層が窒化ホウ素製支柱の外周面にイオンプ
レーティング法を用いることにより設けられる工程を含
むかまたは化学気相蒸着法を用いることにより設けられ
る工程を含む。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0011】図1(a),(b)は本発明の第1の実施
例を示す断面図およびその一部切欠き斜視図、図2は図
1(a),(b)のP−BN製支柱付近の部分拡大断面
図である。第1の実施例は、図1(a),(b)および
図2に示すように、まず、高さ1mm,幅0.5mm,
長さ100mmで幅方向の両面をR形状に加工を施した
P−BN製支柱2,3,4は、表面にプラズマCVD法
を用いて、1〜2μmの炭化チタン(以下、TiCと記
す)層8,9,10が設けられ、引き続きプラズマCV
D法を用いて人工ダイヤモンド膜5,6,7が100μ
m程度施される。次に、幅1.5mm,厚み1mmのテ
ープ状で内径2mmに加工され、かつタングステンから
成るらせん1の外周囲120度間隔ごとにTiC層8,
9,10および人工ダイヤモンド膜5,6,7が設けら
れたP−BN製支柱2,3,4が配設される。かかるら
せん1とP−BN製支柱2,3,4は、厚み0.4m
m,長さ120mmでステンレス鋼より成る金属円筒体
11に収納され、らせん型遅波回路構体が出来上がる。
例を示す断面図およびその一部切欠き斜視図、図2は図
1(a),(b)のP−BN製支柱付近の部分拡大断面
図である。第1の実施例は、図1(a),(b)および
図2に示すように、まず、高さ1mm,幅0.5mm,
長さ100mmで幅方向の両面をR形状に加工を施した
P−BN製支柱2,3,4は、表面にプラズマCVD法
を用いて、1〜2μmの炭化チタン(以下、TiCと記
す)層8,9,10が設けられ、引き続きプラズマCV
D法を用いて人工ダイヤモンド膜5,6,7が100μ
m程度施される。次に、幅1.5mm,厚み1mmのテ
ープ状で内径2mmに加工され、かつタングステンから
成るらせん1の外周囲120度間隔ごとにTiC層8,
9,10および人工ダイヤモンド膜5,6,7が設けら
れたP−BN製支柱2,3,4が配設される。かかるら
せん1とP−BN製支柱2,3,4は、厚み0.4m
m,長さ120mmでステンレス鋼より成る金属円筒体
11に収納され、らせん型遅波回路構体が出来上がる。
【0012】この場合、金属円筒体11をその外周囲3
方向から外圧を加えて変形させ、らせん1およびP−B
N製支柱2,3,4を適当な治具(図示せず)を用いる
ことにより挿入した後、金属円筒体11に加えていた外
圧を除去することにより、金属円筒体11の復元力でら
せん1およびP−BN製支柱2,3,4は締結される。
方向から外圧を加えて変形させ、らせん1およびP−B
N製支柱2,3,4を適当な治具(図示せず)を用いる
ことにより挿入した後、金属円筒体11に加えていた外
圧を除去することにより、金属円筒体11の復元力でら
せん1およびP−BN製支柱2,3,4は締結される。
【0013】図3(a),(b)は本発明の第2の実施
例を示す断面図およびそのP−BN製支柱付近の部分拡
大断面図である。第2の実施例は、図3(a),(b)
に示すように、P−BN製支柱2,3,4と人工ダイヤ
モンド膜5,6,7との間に炭化ケイ素(以下、SiC
と記す)層12,13,14が、IP法を用いて設けて
ある。第2の実施例は、IP法を用いてP−BN製支柱
2,3,4と人工ダイヤモンド膜5,6,7の間にSi
C層12,13,14を設けた以外は、第1の実施例と
同じである。SiCもTiCと同様に、P−BN製支柱
およびダイヤモンド膜との反応が少ないことが分かって
おり、第1の実施例と同じ効果が得られる。
例を示す断面図およびそのP−BN製支柱付近の部分拡
大断面図である。第2の実施例は、図3(a),(b)
に示すように、P−BN製支柱2,3,4と人工ダイヤ
モンド膜5,6,7との間に炭化ケイ素(以下、SiC
と記す)層12,13,14が、IP法を用いて設けて
ある。第2の実施例は、IP法を用いてP−BN製支柱
2,3,4と人工ダイヤモンド膜5,6,7の間にSi
C層12,13,14を設けた以外は、第1の実施例と
同じである。SiCもTiCと同様に、P−BN製支柱
およびダイヤモンド膜との反応が少ないことが分かって
おり、第1の実施例と同じ効果が得られる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、P−BN
製支柱と人工ダイヤモンド膜との中間に、熱処理におい
て両部材と反応しにくいTiCまたはSiCからなる中
間層を設けることにより、人工ダイヤモンド膜へのP−
BN製支柱からの窒素(N)の拡散を防止することが可
能となる。これにより、ダイヤモンド膜の電気抵抗は、
従来の105 〜106 Ω・cmからダイヤモンド本来の
1011Ω・cmになり、電気抵抗の低下が防止できる。
その結果、進行波管または後進波管の動作中に、らせん
を伝達する高周波の損失は従来の約1/2倍となり、高
出力さらに高信頼性の進行波管等の遅波回路構体を得る
ことが出来る効果がある。
製支柱と人工ダイヤモンド膜との中間に、熱処理におい
て両部材と反応しにくいTiCまたはSiCからなる中
間層を設けることにより、人工ダイヤモンド膜へのP−
BN製支柱からの窒素(N)の拡散を防止することが可
能となる。これにより、ダイヤモンド膜の電気抵抗は、
従来の105 〜106 Ω・cmからダイヤモンド本来の
1011Ω・cmになり、電気抵抗の低下が防止できる。
その結果、進行波管または後進波管の動作中に、らせん
を伝達する高周波の損失は従来の約1/2倍となり、高
出力さらに高信頼性の進行波管等の遅波回路構体を得る
ことが出来る効果がある。
【図1】(a),(b)は本発明の第1の実施例を示す
断面図およびその一部切欠き斜視図である。
断面図およびその一部切欠き斜視図である。
【図2】図1(a),(b)のP−BN製支柱付近の部
分拡大断面図である。
分拡大断面図である。
【図3】(a),(b)は本発明の第2の実施例を示す
断面図およびそのP−BN製支柱付近の部分拡大断面図
である。
断面図およびそのP−BN製支柱付近の部分拡大断面図
である。
【図4】(a),(b)は従来のらせん型遅波回路構体
の断面図およびそのP−BN製支柱付近の部分拡大断面
図である。
の断面図およびそのP−BN製支柱付近の部分拡大断面
図である。
1 らせん 2,3,4 P−BN支柱 5,6,7 人工ダイヤモンド膜 8,9,10 TiC層 11 金属円筒体 12,13,14 SiC層
Claims (5)
- 【請求項1】 らせんと、該らせんの外周囲に配置され
た窒化ホウ素製支柱と、該窒化ホウ素製支柱の外周面上
に被覆された人工ダイヤモンド膜と、前記窒化ホウ素製
支柱と前記人工ダイヤモンド膜とを介して前記らせんを
支持する金属円筒体とを有するらせん型遅波回路構体に
おいて、前記窒化ホウ素製支柱と前記人工ダイヤモンド
膜との間に該人工ダイヤモンド膜への窒素の拡散を防止
する中間層を設けたことを特徴とするらせん型遅波回路
構体。 - 【請求項2】 前記中間層が炭化チタンからなることを
特徴とする請求項1記載のらせん型遅波回路構体。 - 【請求項3】 前記中間層が炭化ケイ素からなることを
特徴とする請求項1記載のらせん型遅波回路構体。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載さ
れたらせん型遅波回路構体を製造する方法であって、前
記中間層が窒化ホウ素製支柱の外周面にイオンプレーテ
ィング法を用いることにより設けられる工程を含むこと
を特徴とするらせん型遅波回路構体の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載さ
れたらせん型遅波回路構体を製造する方法であって、前
記中間層が窒化ホウ素製支柱の外周面に化学気相蒸着法
を用いることにより設けられる工程を含むことを特徴と
するらせん型遅波回路構体の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5016012A JP2946989B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | らせん型遅波回路構体およびその製造方法 |
US08/186,431 US5495144A (en) | 1993-02-03 | 1994-01-25 | Helical slow-wave circuit assembly with reduced RF losses |
EP94101476A EP0609838B1 (en) | 1993-02-03 | 1994-02-01 | Helical Slow-Wave Circuit Assembly |
DE69400827T DE69400827T2 (de) | 1993-02-03 | 1994-02-01 | Eine wendelförmige Verzögerungsleitung enthaltende Schaltungsanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5016012A JP2946989B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | らせん型遅波回路構体およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06231696A JPH06231696A (ja) | 1994-08-19 |
JP2946989B2 true JP2946989B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=11904671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5016012A Expired - Lifetime JP2946989B2 (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | らせん型遅波回路構体およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5495144A (ja) |
EP (1) | EP0609838B1 (ja) |
JP (1) | JP2946989B2 (ja) |
DE (1) | DE69400827T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100339928C (zh) * | 2003-07-21 | 2007-09-26 | 中国科学院电子学研究所 | 利用过渡管壳实现螺旋慢波结构的组合挤压法 |
JP5140868B2 (ja) * | 2007-07-06 | 2013-02-13 | 株式会社ネットコムセック | 進行波管 |
US8823262B2 (en) | 2012-01-06 | 2014-09-02 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Helical slow-wave structure including a helix of rectagular cross-section having grooves therein adapted to receive supporting rods therein |
EP3438410B1 (en) | 2017-08-01 | 2021-09-29 | General Electric Company | Sealing system for a rotary machine |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3466494A (en) * | 1968-05-01 | 1969-09-09 | Siemens Ag | Traveling wave tube with delay line supports having a lossy layer and an insulation layer |
NL8403311A (nl) * | 1984-10-31 | 1986-05-16 | Drukker D & Zn Nv | Lopende-golfbuis, alsmede spiraal voor een dergelijke lopende-golfbuis. |
FR2629634B1 (fr) * | 1984-12-18 | 1990-10-12 | Thomson Csf | Tube a onde progressive comportant une ligne a retard du type en helice fixee a un fourreau par l'intermediaire de support dielectriques en nitrure de bore |
US5038076A (en) * | 1989-05-04 | 1991-08-06 | Raytheon Company | Slow wave delay line structure having support rods coated by a dielectric material to prevent rod charging |
JPH0371535A (ja) * | 1989-08-08 | 1991-03-27 | Nec Corp | らせん形遅波回路構体 |
JP2808912B2 (ja) * | 1991-04-01 | 1998-10-08 | 日本電気株式会社 | らせん形遅波回路構体 |
JPH0589788A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Nec Corp | 進行波管用誘電体支柱 |
-
1993
- 1993-02-03 JP JP5016012A patent/JP2946989B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-01-25 US US08/186,431 patent/US5495144A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-02-01 EP EP94101476A patent/EP0609838B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-01 DE DE69400827T patent/DE69400827T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0609838A3 (en) | 1995-08-23 |
DE69400827D1 (de) | 1996-12-12 |
DE69400827T2 (de) | 1997-05-28 |
EP0609838B1 (en) | 1996-11-06 |
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